JP7390675B2 - 放圧・緩衝保護機能を有する耐衝撃バランスシリンダー - Google Patents

Description

本発明は、油圧機器の分野、特に放圧・緩衝保護機能を有する耐衝撃バランスシリンダーに関する。

バランスジャッキは、支持式油圧ブラケットがトップビームの角度、支持力、カット力を制御する重要な部材であり、バランスジャッキ配置の優劣は、ブラケットの受力状態及び作動性能に直接影響する。従来の油圧ブラケットがトッププレートの衝撃と地圧作用を受けると、バランスジャッキも一定の衝撃作用を受け、衝撃作用が大きすぎると、主に外部の安全弁による放圧により緩衝保護を実現するが、実際の使用過程において、油圧ブラケットが重荷重衝撃を受け、バランスジャッキの安全弁が適時に開かなければ、バランスジャッキ又はそれに接続されたシートに所定の損傷を与えることになり、支持式油圧ブラケットバランスジャッキのその特有の役割を失わせるだけでなく、坑内の正常な生産と鉱員の安全に直接影響する。特に超大採掘且つ複雑な衝撃地圧の作動面において、該問題は日増しに際立ち、現代化鉱山の高収量且つ高効率生産に影響を与える重要な要素の１つである。

本発明は、上記課題を解決することを目的とし、放圧・緩衝保護機能を有する耐衝撃バランスシリンダーを提供し、その採用する技術的解決手段は、いかのとおりである。

放圧・緩衝保護機能を有する耐衝撃バランスシリンダーであって、シリンダーブロックと、ピストンと、ピストンロッドと、シリンダーブロックに対して摺動する第１のバルブコア及び第２のバルブコアとを含み、前記第１のバルブコア及び第２のバルブコアとシリンダーブロックの対向する両端の内壁との間に、それぞれ密閉された第１のエアキャビティ及び第２のエアキャビティが形成され、第１のバルブコア及び第２のバルブコアと、ピストンの両端面との間に、それぞれ密閉された第１のオイルキャビティ及び第２のオイルキャビティが形成され、前記シリンダーブロックにおける、第１のオイルキャビティ及び第２のオイルキャビティに対応する位置に、それぞれ第１のオイルキャビティオイル導入孔及び第２のオイルキャビティオイル導入孔が設置される。

上記技術的解決手段に基づいて、前記シリンダーブロックには、それぞれ第１のエアキャビティ及び第２のエアキャビティと連通する第１のエアキャビティ逆止弁及び第２のエアキャビティ逆止弁が取り付けられている。

好ましくは、前記第１のバルブコアの両側にあるシリンダーブロックの内壁に、それぞれ第１のエアキャビティ位置決めボス及び第１のオイルキャビティ位置決めボスが設置され、第２のバルブコアの両側にあるシリンダーブロックの内壁に、それぞれ第２のエアキャビティ位置決めボス及び第２のオイルキャビティ位置決めボスが設置され、前記第１のエアキャビティ位置決めボス及び第２のエアキャビティ位置決めボスは、それぞれシリンダーブロックの端面に接近して設置される。

上記技術的解決手段に基づいて、前記第１のエアキャビティ位置決めボス、第１のオイルキャビティ位置決めボス、第２のオイルキャビティ位置決めボス及び第２のエアキャビティ位置決めボスは、それぞれ環状ボスであり、且つそれぞれシリンダーブロックと一体成形されている。

好ましくは、前記シリンダーブロックにおける第１のバルブコア及び第２のバルブコアに対応する位置に、それぞれ第１のオイルキャビティオイル排出孔及び第２のオイルキャビティオイル排出孔が設置され、第１のバルブコア及び第２のバルブコアがそれぞれ第１のエアキャビティ位置決めボス及び第２のエアキャビティ位置決めボスと当接する時に、前記第１のオイルキャビティオイル排出孔及び第２のオイルキャビティオイル排出孔は、それぞれ第１のオイルキャビティ及び第２のオイルキャビティと連通する。

好ましくは、前記第１のエアキャビティ及び第２のエアキャビティ内にそれぞれ減衰素子が設置され、前記減衰素子は、それぞれシリンダーブロックの両端の内壁に設置される。

上記技術的解決手段に基づいて、前記減衰素子は、第１のエアキャビティにおける第１のエアキャビティ皿ばね及び第２のエアキャビティにおける第２のエアキャビティ皿ばねである。

上記技術的解決手段に基づいて、前記第１のエアキャビティ皿ばねの両端は、それぞれシリンダーブロックの内壁及び第１のバルブコアに当接し、第２のエアキャビティ皿ばね両端は、それぞれシリンダーブロックの内壁及び第２のバルブコアに当接する。

好ましくは、前記シリンダーブロックと、第１のバルブコア及び第２のバルブコアとの接触箇所にバルブコアシールリングが設置され、前記ピストンとシリンダーブロックとの接触箇所にピストンシールリングが設置され、前記ピストンロッドと、第２のバルブコア及びシリンダーブロックとの接触箇所にそれぞれピストンロッドシールリングが設置される。

好ましくは、前記シリンダーブロックのピストンロッドから離れた端にシリンダーブロック連結穴が設置され、ピストンロッドの自由端の末端にピストンロッド連結穴が設置される。

本発明の有益な効果は、以下のとおりである。

１．本技術的解決手段は、緩衝及び放圧機能を有するバランスシリンダーを提供し、油圧ブラケットの油圧システムに緩衝装置を単独で追加する必要がなく、構造を簡略化させ。
２．シリンダーブロック内の圧力が大きすぎ且つ安全弁が開いていない時、シリンダーブロックにおけるオイル排出孔のリリーフ作用により安全かつ安定的な放圧を実現し、圧力が定格値まで低下した時に、リリーフを停止させ、オイルキャビティの圧力を保持し、バルブコアをリセットさせ、高圧エアキャビティと皿ばねの嵌合作用によりシリンダーに対して緩衝の目的を果たし、緩衝過程の安定性及び信頼性を高める。
３．油圧ブラケットにおけるバランスジャッキの代わりに動作可能であり、シリンダーブロックが重荷重衝撃を受けたり、突出する過程で引っ張りすぎたり、オイルキャビティの圧力が高すぎたり、安全弁が適時に開くことができなかったりする場合、エアキャビティにおける高圧ガス及び皿ばねにより、多段の緩衝及び迅速なリリーフアンロードの作用を果たし、緩衝効果及び緩衝力を強化させ、リリーフ弁が適時に開くことができないことに起因するピストンロッドの折れやシリンダーブロックの損傷を効果的に防止することができ、シリンダー作動の安全性を向上させる。

本発明の正面視構造の断面図である。 本発明の平面視構造の断面図である。 本発明の適用される油圧システムの図である。

以下、図面と実施例を参照して本発明をさらに説明する。
本発明において、特に明確な規定と限定がない限り、用語「取付」、「接続」、「連結」、「固定」などの用語は広義に理解されるべきであり、例えば、固定連結であってもよく、取り外し可能な連結であってもよく、または一体になっていてもよく、さらに直接的な接続であってもよく、中間媒体を介する間接的な接続であってもよく、２つの要素の内部の連通や２つの要素の相互作用関係であってもよい。当業者であれば、本発明における上記用語の具体的な意味を具体的な状況に応じて理解することができる。

本発明の説明において、理解すべきこととして、用語「中心」、「長さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」などが示す方位または位置関係は、図面に示す方位または位置関係に基づくものであり、本発明の説明を容易にし、説明を簡略化するためのものに過ぎず、示される装置又は要素が必ずしも特定の方位を有したり、特定の方位で構成され、操作されたりしなければならないことを示す又は示唆するものではないため、本発明に対する位置決めと理解してはならない。また、用語「第１」、「第２」は説明の目的のためだけに使用され、相対的な重要性を示すまたは示唆したり、示された技術的特徴の数を暗示的に示したりすると理解してはならない。したがって、「第１」、「第２」に限定された特徴は、１つまたは複数の特徴を明示的または暗示的に含むことができる。本発明の説明において、特に説明がない限り、「複数」とは２つ以上を意味する。

本発明において、特に明確な規定及び限定がない限り、第１の特徴が第２の特徴の「上」又は「下」にあることは、第１の特徴が第２の特徴と直接接触することを含んでもよく、第１の特徴が第２の特徴と直接接触ではなく、それらの間の他の特徴を介して接触することを含んでもよい。また、第１の特徴が第２の特徴の「上」、「上方」及び「上面」にあることは、第１の特徴が第２の特徴の真上及び斜め上にあることを含み、又は第１の特徴の水平高さが第２の特徴よりも高いことを示すにすぎない。第１の特徴が第２の特徴の「下」、「下方」及び「下面」にあることは、第１の特徴が第２の特徴の真下及び斜め下にあることを含み、又は第１の特徴の水平高さが第２の特徴よりも低いことを示すにすぎない。

図１及び図２に示すように、放圧・緩衝保護機能を有する耐衝撃バランスシリンダーであって、シリンダーブロック１１と、ピストン１３と、ピストンロッド１４と、シリンダーブロック１１に対して摺動する第１のバルブコア２１及び第２のバルブコア５１とを含み、ピストン１３とピストンロッド１４とは、溶接などの方式を用いて固定して連結され、前記第１のバルブコア２１及び第２のバルブコア５１と、シリンダーブロック１１の対向する両端の内壁との間に、それぞれ密閉された第１のエアキャビティ２２及び第２のエアキャビティ５２が形成され、シリンダーブロック１１には、それぞれ第１のエアキャビティ２２及び第２のエアキャビティ５２と連通する、エアキャビティにガスを導入してエアキャビティの圧力を調整するための第１のエアキャビティ逆止弁２５及び第２のエアキャビティ逆止弁５５が取り付けられている。第１のバルブコア２１及び第２のバルブコア５１と、ピストン１３の両端面との間に、それぞれ密閉された第１のオイルキャビティ３２及び第２のオイルキャビティ４２が形成され、前記シリンダーブロック１１における、第１のオイルキャビティ３２及び第２のオイルキャビティ４２に対応する位置には、オイルを導入又は排出するための第１のオイルキャビティオイル導入孔３３及び第２のオイルキャビティオイル導入孔４３がそれぞれ設置される。オイルキャビティ及びエアキャビティにおける作動油及びガスの密度を調整することで、エアキャビティ内の圧力がオイルキャビティにおける圧力よりも大きくなり、通常の油圧システムの圧力下で、シリンダーがピストンロッドを正常に動作するように押すことができることを確保する。オイルキャビティ圧力が大きすぎると、移動するようにバルブコアを押し、それによりオイルキャビティの体積を増加させ、オイルキャビティ内のオイル圧力を減少させ、緩衝作用を果たす。シリンダーの緩衝作用の有効性及び信頼性を向上させるために、前記第１のエアキャビティ２２及び第２のエアキャビティ５２内にそれぞれ減衰素子が設置され、前記減衰素子は、それぞれシリンダーブロック１１の両端の内壁に設置され、エアキャビティ内のガス圧力及び減衰素子によりバルブコアに対してバリア作用を果たす。シリンダーの内部圧力が大きいことを考慮し、前記減衰素子は、第１のエアキャビティ２２における第１のエアキャビティ皿ばね２４及び第２のエアキャビティ５２における第２のエアキャビティ皿ばね５４であり、荷重が大きくて必要な空間が小さいという皿ばねの特徴により、エアキャビティにおけるガス圧力と共同でバルブコアに作用することができる。一方で、エアキャビティの密封が故障して高圧ガスが漏れれば、バルブコアは、皿ばねの単独作用の下で緩衝作用を果たすことができる。それにより、多段緩衝の効果を果たし、緩衝力を向上させ、シリンダーに対する保護効果を強化させる。皿ばねの緩衝効果を向上させるために、第１のエアキャビティ皿ばね２４の両端は、それぞれシリンダーブロック１１の内壁及び第１のバルブコア２１と当接し、第２のエアキャビティ皿ばね５４の両端は、それぞれシリンダーブロック１１の内壁及び第２のバルブコア５１と当接する。

バルブコアの変位範囲を制限するために、第１のバルブコア２１の両側にあるシリンダーブロック１１の内壁にそれぞれ第１のエアキャビティ位置決めボス２３及び第１のオイルキャビティ位置決めボス３１が設置され、第２のバルブコア５１の両側にあるシリンダーブロック１１の内壁にそれぞれ第２のエアキャビティ位置決めボス５３及び第２のオイルキャビティ位置決めボス４１が設置され、前記第１のエアキャビティ位置決めボス２３及び第２のエアキャビティ位置決めボス５３は、それぞれシリンダーブロック１１の端面に接近して設置され、エアキャビティ逆止弁のシリンダーブロック１１の端部から離れた側に設置され、バルブコアが移動する時に、逆止弁の通気を阻害することを防止し、バルブコアの移動範囲に対して剛性位置決めをする。第１のエアキャビティ位置決めボス２３、第１のオイルキャビティ位置決めボス３１、第２のオイルキャビティ位置決めボス４１及び第２のエアキャビティ位置決めボス５３は、それぞれ環状ボスであり、且つそれぞれシリンダーブロック１１と一体成形されていることで、ボスのバルブコアに対する位置決め効果を向上させる。前記シリンダーブロック１１における第１のバルブコア２１及び第２のバルブコア５１に対応する位置にそれぞれ第１のオイルキャビティオイル排出孔３４及び第２のオイルキャビティオイル排出孔４４が設置され、第１のバルブコア２１及び第２のバルブコア５１がそれぞれ第１のエアキャビティ位置決めボス２３及び第２のエアキャビティ位置決めボス５３と当接する時に、前記第１のオイルキャビティオイル排出孔３４及び第２のオイルキャビティオイル排出孔４４は、それぞれ第１のオイルキャビティ３２及び第２のオイルキャビティ４２と連通する。オイルキャビティにおける圧力がエアキャビティの圧力より大きい時、エアキャビティの方向へ移動するようにバルブコアを押し、第１のオイルキャビティオイル排出孔３４及び第２のオイルキャビティオイル排出孔４４を露出させる時、オイルキャビティ内のオイルは、オイル排出孔を介して排出され、それにより放圧の作用を果たす。

前記シリンダーブロック１１と、第１のバルブコア２１及び第２のバルブコア５１との接触箇所にバルブコアシールリングが設置され、前記ピストン１３とシリンダーブロック１１との接触箇所にピストンシールリングが設置され、ピストンロッド１４とシリンダーブロック１１との接触箇所にガイドリング及びピストンシールリングが設置され、第２のバルブコア５１とシリンダーブロック１１との接触箇所にバルブコアシールリングが設置され、シールリングを追加することで、摺動面間の接触を減少させ、摩擦を減少させるとともに、接触面間の密封性を高める。前記シリンダーブロック１１のピストンロッド１４から離れた端にシリンダーブロック連結穴１２が設置され、ピストンロッド１４の自由端の末端に、取り付けて連結するためのピストンロッド連結穴１５が設置される。

使用時、シリンダーが位置する油圧装置は、図３に示され、実際の作動需要に応じて、計算により、シリンダーにおけるエアキャビティとオイルキャビティの圧力を決定し、第１のエアキャビティ逆止弁２５及び第２のエアキャビティ逆止弁５５を介してそれぞれ第１のエアキャビティ２２及び第２のエアキャビティ５２内に所定の圧力のガスを充填する。第１のオイルキャビティ３２及び第２のオイルキャビティ４２は、それぞれ第１のパイロット逆止弁６３及び第２のパイロット逆止弁６４を介して方向切換弁６５と連通し、第１のオイルキャビティオイル排出孔３４及び第２のオイルキャビティオイル排出孔４４は、それぞれ第１のリリーフ逆止弁６１及び第２のリリーフ逆止弁６２と連通する。第１のオイルキャビティ３２のオイル注入を例とし、油圧ポンプ６６は、作動油を第１のオイルキャビティ３２にポンピングし、油圧ブラケットが衝撃作用を受け且つパイロット逆止弁に連結された安全弁が適時に開かない時、第１のバルブコア２１は、第１のオイルキャビティ３２における高圧油液の作用下で第１のエアキャビティ２２の方向へ移動し、第１のエアキャビティ２２及び第１のエアキャビティ皿ばね２４を圧縮し、第１のオイルキャビティ３２の体積を増加させ、迅速且つ安定な緩衝作用を果たす。第１のオイルキャビティオイル排出孔３４が開くまで第１のバルブコア２１が移動すると、第１のオイルキャビティ３２における作動油は、第１のリリーフ逆止弁６１を介してこぼれ、それにより放圧の効果を果たす。同時に、逆止弁の作用により、リリーフ過程において外部のガス又は不純物がオイルキャビティに入ることを防止する。第１のオイルキャビティ３２における油圧を一定の圧力に落ち着いた後、又は安全弁が開いてオイルの排出が完了し後、第１のバルブコア２１は、第１のエアキャビティ２２における高圧ガス及び第１のエアキャビティ皿ばね２４の作用下でピストン１３の方向へ移動することで、第１のバルブコア２１は、第１のオイルキャビティオイル排出孔３４を完全に遮蔽し、リリーフを停止し、オイルキャビティの圧力を保持する。第２のオイルキャビティ４２にオイルを注入する時、シリンダーの作動原理及び過程は、上述した過程に類似し、ここで繰り返し述べない。

以上、例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の具体的な実施例に限定されるものではなく、本発明に基づいて行われたいかなる変更または変形も本発明が保護する範囲に属する。

Claims (8)

1. 放圧・緩衝保護機能を有する耐衝撃バランスシリンダーであって、
   シリンダーブロック（１１）と、ピストン（１３）と、ピストンロッド（１４）と、シリンダーブロック（１１）に対して摺動する第１のバルブコア（２１）及び第２のバルブコア（５１）とを含み、
   前記第１のバルブコア（２１）及び第２のバルブコア（５１）と、シリンダーブロック（１１）の対向する両端の内壁との間に、それぞれ密閉された第１のエアキャビティ（２２）及び第２のエアキャビティ（５２）が形成され、
   第１のバルブコア（２１）及び第２のバルブコア（５１）と、ピストン（１３）の両端面との間に、それぞれ密閉された第１のオイルキャビティ（３２）及び第２のオイルキャビティ（４２）が形成され、
   前記シリンダーブロック（１１）における、第１のオイルキャビティ（３２）及び第２のオイルキャビティ（４２）に対応する位置に、それぞれ第１のオイルキャビティオイル導入孔（３３）及び第２のオイルキャビティオイル導入孔（４３）が設置され、
   前記第１のバルブコア（２１）の両側にあるシリンダーブロック（１１）の内壁に、それぞれ第１のエアキャビティ位置決めボス（２３）及び第１のオイルキャビティ位置決めボス（３１）が設置され、
   第２のバルブコア（５１）の両側にあるシリンダーブロック（１１）の内壁に、それぞれ第２のエアキャビティ位置決めボス（５３）及び第２のオイルキャビティ位置決めボス（４１）が設置され、
   前記第１のエアキャビティ位置決めボス（２３）及び第２のエアキャビティ位置決めボス（５３）は、それぞれシリンダーブロック（１１）の端面に接近して設置され、
   前記シリンダーブロック（１１）における、第１のバルブコア（２１）及び第２のバルブコア（５１）に対応する位置に、それぞれ第１のオイルキャビティオイル排出孔（３４）及び第２のオイルキャビティオイル排出孔（４４）が設置され、
   第１のバルブコア（２１）及び第２のバルブコア（５１）がそれぞれ第１のエアキャビティ位置決めボス（２３）及び第２のエアキャビティ位置決めボス（５３）と当接する時に、前記第１のオイルキャビティオイル排出孔（３４）及び第２のオイルキャビティオイル排出孔（４４）は、それぞれ第１のオイルキャビティ（３２）及び第２のオイルキャビティ（４２）と連通する、
   ことを特徴とする放圧・緩衝保護機能を有する耐衝撃バランスシリンダー。
2. 前記シリンダーブロック（１１）には、それぞれ第１のエアキャビティ（２２）及び第２のエアキャビティ（５２）と連通する第１のエアキャビティ逆止弁（２５）及び第２のエアキャビティ逆止弁（５５）が取り付けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放圧・緩衝保護機能を有する耐衝撃バランスシリンダー。
3. 前記第１のエアキャビティ位置決めボス（２３）、第１のオイルキャビティ位置決めボス（３１）、第２のオイルキャビティ位置決めボス（４１）及び第２のエアキャビティ位置決めボス（５３）は、それぞれ環状ボスであり、
   且つそれぞれシリンダーブロック（１１）と一体成形されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放圧・緩衝保護機能を有する耐衝撃バランスシリンダー。
4. 前記第１のエアキャビティ（２２）及び第２のエアキャビティ（５２）内にそれぞれ減衰素子が設置され、
   前記減衰素子は、それぞれシリンダーブロック（１１）の両端の内壁に設置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放圧・緩衝保護機能を有する耐衝撃バランスシリンダー。
5. 前記減衰素子は、第１のエアキャビティ（２２）における第１のエアキャビティ皿ばね（２４）及び第２のエアキャビティ（５２）における第２のエアキャビティ皿ばね（５４）である、
   ことを特徴とする請求項４に記載の放圧・緩衝保護機能を有する耐衝撃バランスシリンダー。
6. 前記第１のエアキャビティ皿ばね（２４）の両端は、それぞれシリンダーブロック（１１）の内壁及び第１のバルブコア（２１）に当接し、第２のエアキャビティ皿ばね（５４）の両端は、それぞれシリンダーブロック（１１）の内壁及び第２のバルブコア（５１）に当接する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の放圧・緩衝保護機能を有する耐衝撃バランスシリンダー。
7. 前記シリンダーブロック（１１）と、第１のバルブコア（２１）及び第２のバルブコア（５１）との接触箇所にバルブコアシールリングが設置され、
   前記ピストン（１３）とシリンダーブロック（１１）との接触箇所にピストンシールリングが設置され、前記ピストンロッド（１４）と、第２のバルブコア（５１）及びシリンダーブロック（１１）との接触箇所にそれぞれピストンロッドシールリングが設置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放圧・緩衝保護機能を有する耐衝撃バランスシリンダー。
8. 前記シリンダーブロック（１１）のピストンロッド（１４）から離れた端にシリンダーブロック連結穴（１２）が設置され、ピストンロッド（１４）の自由端の末端にピストンロッド連結穴（１５）が設置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放圧・緩衝保護機能を有する耐衝撃バランスシリンダー。